除塵引風(fēng)機調(diào)速節(jié)能的潛力分析--益大風(fēng)機（山東）有限公司-益大風(fēng)機（山東）有限公司

     引風(fēng)機調(diào)速運行節(jié)約能源的潛力相當(dāng)?shù)拇螅枰赋龅氖?，?jié)能源的潛力的大小不能一概而論，要根據(jù)現(xiàn)場的實際工況作具體分析，這才是科學(xué)的思維方法。下面就某客戶第一煉鋼廠除塵引風(fēng)機調(diào)速節(jié)能的潛力進行分析計算。
某客戶第一煉鋼廠共有3座300噸氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐。某客戶一期工程(包括1＃、2＃轉(zhuǎn)爐)于1985年9月建成投產(chǎn)某客戶一期工程建成后年產(chǎn)鋼水318.5萬噸。3＃轉(zhuǎn)爐為二期工程建成，建成后，某客戶的年鋼水產(chǎn)量增加到650萬頓。
每臺轉(zhuǎn)爐配有一套獨立采用了濕式除塵法的og除塵系統(tǒng)。og系統(tǒng)的主要設(shè)備有轉(zhuǎn)爐排氣處理設(shè)備及通風(fēng)處理設(shè)備。先由排氣冷卻裝置(由裙罩、上下煙罩等組成)將轉(zhuǎn)爐煙氣在未燃燒的狀態(tài)下吸入，冷卻到1000℃以下，然后經(jīng)通風(fēng)除塵裝置除去灰塵。除塵器采用具有文氏管和彎管脫水器的二級除塵器。引風(fēng)機為雙吸入式渦輪型。最大容量210×103nm3/h，升壓到1750mmh2o。
在實際生產(chǎn)過程中，引風(fēng)機已由液力偶合器實現(xiàn)全速和低速(實測約1150rpm)兩檔速度運行，電動機直接起動，全速運行。引風(fēng)機的入口閥常保持在83％的開度。由熱工自動化儀表系統(tǒng)檢測轉(zhuǎn)爐裙罩處的煙氣微壓力p，經(jīng)運算處理，然后將其結(jié)果去調(diào)整p0擋板的開度，使轉(zhuǎn)爐裙罩處的煙氣微壓力p始終穩(wěn)定在3mmh2o左右。吹氧時產(chǎn)生的co含量達60％以上的煙氣在未燃燒的狀態(tài)下冷卻除塵，然后送入轉(zhuǎn)爐煤氣柜回收。而含co不達標(biāo)的煙氣經(jīng)除塵后放散。og除塵系統(tǒng)示意圖如圖1所示。圖1中p是轉(zhuǎn)爐裙罩處的煙氣微壓力檢測點。k0是引風(fēng)機入口閥，k1、k2是切換閥，當(dāng)轉(zhuǎn)爐的煙氣有回收價值時切換閥k1閉合，k2打開，煙氣進入煤氣柜;反之k1打開，k2閉合煙氣被放散。p0是轉(zhuǎn)爐裙罩處的微壓力調(diào)節(jié)閥。

為了分析計算改為便利，使計算結(jié)果更趨合理，于2002年11月我們對og除塵系統(tǒng)的工況作了更進一步調(diào)查，采集了1＃、2＃轉(zhuǎn)爐在煉鋼過程中的23組參數(shù)，整理后例于附表中。
原設(shè)計每煉一爐鋼的時間是41min。其中吹氧煉鋼時間18min，非吹氧煉鋼時間23min。

在使用液力耦合器分兩檔對引風(fēng)機實現(xiàn)開環(huán)調(diào)速的同時還用p0擋板對裙罩處的煙氣壓力進行閉環(huán)調(diào)節(jié)，使其壓力保持在＋3mmh2o。
在吹煉時轉(zhuǎn)爐發(fā)生的煙氣量大，引風(fēng)機高速運行，引風(fēng)機實測速度在1440～1456rpm之間波動，電動機的電流在135a～189a之間變化，p0擋板的開度在37％～73％之間變化(調(diào)節(jié))，引風(fēng)機進風(fēng)閥的開度始終保持在83％不變，風(fēng)量在223×103nm3/h～123×103nm3/h之間變化;非吹煉時轉(zhuǎn)爐發(fā)生的煙氣量小，引風(fēng)機低速運行。引風(fēng)機的實際運行速度在1110～1141rpm，引風(fēng)機進風(fēng)口閥門的開度亦始終保持在83％不變，電動機電流在108a～110a之間變化，p0擋板的開度在37％～41％之間變化，風(fēng)量152×103nm3/h～158×103nm3/h。原設(shè)計引風(fēng)機已經(jīng)分兩檔速度運行。從引風(fēng)機調(diào)速節(jié)能的觀點看，引風(fēng)機低速運行時已經(jīng)節(jié)約了一部分能量。但是，用風(fēng)機調(diào)速節(jié)能的理論進一步分析，卻還有兩部分相當(dāng)可觀的能量可以通過引風(fēng)機進一步調(diào)速運行節(jié)約下來加所消耗的能量系統(tǒng)管路的自然阻力特性曲線為r，引風(fēng)機在全壓(全速)運行時輸出1.0q(pu)的流量。但是，往往系統(tǒng)不是總需要最大流量1.0q(pu)，而是需要如圖3所示的q2或q3的流量。為了滿足系統(tǒng)流量的要求，因而用人為的增加管路的阻力(本系統(tǒng)是利用p0擋板和引風(fēng)機入口閥)的辦法來滿足流量(或壓力)要求。當(dāng)用人工阻力特性曲線為r1或r2時，分別得到流量q1或q2。其二，液力偶合器本身所消耗的能量。因為液力偶合器的效率很低，其效率與它的輸出轉(zhuǎn)速成正比，如圖4所示。其能量 的損耗相當(dāng)嚴(yán)重，所以液力偶合器極不適應(yīng)于較低速度范圍內(nèi)的調(diào)速運行。不難看出，在實際運行中液力偶合器沒有按原設(shè)計在600~1430rpm范圍內(nèi)對引風(fēng)機調(diào)速，而是在約1140rpm和1430rpm兩點上調(diào)速出發(fā)點之所在。根據(jù)上述理由筆者認(rèn)為改液力偶合器調(diào)速為交流電動機變頻調(diào)，擴大對引風(fēng)機的調(diào)速范圍，取消管路的附加阻力p0擋板和引風(fēng)機的入口閥(或?qū)⑺鼈兊拈_度置于100％)，使管路的阻力特性曲線保持r0。用改變引風(fēng)機的速度n1、n2、n3……來滿足系統(tǒng)需要的流量q1、q2、q3……使引風(fēng)機運行在c、b、a……點上。從圖5可以明顯看出，c、b、a點處的縱坐標(biāo)、橫坐標(biāo)與縱軸、橫軸圍成的矩形的面積一個比一個小。這說明系統(tǒng)排出氣體的流量越小，所耗的功率越小。

(1) 主要技術(shù)數(shù)據(jù)及計算條件:
l 電動機:pe=3100kw、ue=10kv、ie=210a、ne=1490r/mim、、η=0.96;
l 引風(fēng)機:pfe=3100kw、nfe=1430r/min、qe=210×103nm3/h、調(diào)速范圍600r/mim～1430r/min(原設(shè)計)、風(fēng)壓1750mmh2o(原設(shè)計)。
l 計算公式:引風(fēng)機流量:q∝n，引風(fēng)機功率:p∝t.n∝n3
l 按每座轉(zhuǎn)爐每一晝夜煉35爐鋼，每年330天煉鋼計算。
l 煉一爐鋼時間:t0=41分鐘，吹煉時間t1=18min、引風(fēng)機高速運行;非吹煉時間:t2=23min分鐘、引風(fēng)機低速運行。
(2) 節(jié)能潛力計算
l 計算使用液力偶合器并且p0擋板配合調(diào)速時，系統(tǒng)消耗的平均功率以及最大功率。
a) 吹煉時
引風(fēng)機高速運行在1456r/min、煙氣平均流量電動機平均負(fù)荷電流:此時電動機消耗的平均功率:

吹煉時電動機消耗的最大功率:取表中的第23組數(shù)據(jù):

b) 非吹煉時
c) 電動機消耗的平均功率:
(3) 計算直接用變頻器連續(xù)調(diào)速分別消耗的平均功率:
考慮到p0擋板參與調(diào)整時系統(tǒng)已經(jīng)輸出qmax=230nm3/h的流量，電動機實際消耗的功率是pmax=2812kw。故下面以此基數(shù)計算。
l 吹煉時消耗的平均功率:
計算時取變頻器的效率ηb=0.98，
電動機的效率ηd=0.96。
吹煉時的實測的平均煙氣流量:
利用的關(guān)系式，計算引風(fēng)機排出煙氣流量時應(yīng)達到的轉(zhuǎn)速:
煉1爐鋼節(jié)約的總電能:
δw0=δw1+δw2=277+230=507(度)
1座轉(zhuǎn)爐1年節(jié)約電能:
w1n=507×35×300=532(萬度)
3座轉(zhuǎn)爐1年節(jié)約電能:
w3n=507×35×300×3=1600 (萬度)
3座轉(zhuǎn)爐1年節(jié)約的電費:以某客戶內(nèi)部結(jié)算價0.21元/度計算rmb3=0.21×1600＝336 (萬元/年);以市價0.50元/度計算rmb4=0.5×1600=800(萬元/年)。